摘 要由于人机交互的日益频繁，人们不断探索更为直观、简单的人机交互方式，并在此项领域做除了不少成绩。其中，基于数据手套的手势识别技术成为科学家们关注和研究的热点。同基于其他方式的手势识别技术相比，基于数据手套的手势识别方法具有多种优势（抗干扰性强、手势识别成功率高、较优的实时性等等）。在本文中，数据手套的主控芯片是STM32L051C8T6，并以柔性应变片（Flex Senor）作为测量手指弯曲度的传感器，并且以通过WI-FI模块将采集到的数据信息传输给机械手，使得机械手跟随人的手势姿态进行同步运动。本文首先就数据手套的发展背景、研究意义及国内外发展情况作出简要论述。随后在第二章中分模块阐述了系统硬件设计结构，并简要说明弯曲度传感器的工作原理——通过弯曲传感器在弯曲时输出电阻的变化来监测手指的运动姿态。其次，在第三章中我将简要阐述软件编辑所必须的功能，并给出相关例程。最后，就此课题的难点及设计的缺陷（如何消除温度对电阻值的影响）提出改进，继而提升系统鲁棒性。
目 录
第一章 引言 1
1.1发展背景 1
1.2研究意义 1
1.3国内外发展现状 2
第二章 数据手套硬件结构的设计 4
2.1微型处理器的选型 4
2.1.1有关STM32L0的简述 4
2.1.2 ADC部分的特点 4
2.1.3 STM32L0的核心电路设计 5
2.2弯曲度传感器 6
2.2.1弯曲度传感器的工作原理 7
2.2.2弯曲度传感器的弯曲特性 8
2.2.3弹性传感器角度与电压之间的关系 9
2.3陀螺仪MPU9250 9
2.3.116位ADC的3轴陀螺仪的简介 10
2.3.216位ADC的3轴加速度的简介 10
2.3.316位ADC的3轴磁力计的简介 10
2.43V3稳压电源 11
2.5无线通信模块 12
第三章 系统软件的设计及调试 14
3.1采集器部分的软件编写 14
3.1.1一阶滤波算法 14
3.2STM32_AD的软件设计 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072# 
15
3.2.1STM32_AD转换模块的基本原理 15
3.2.2STM32_AD转换模块的基本步骤 16
3.1MPU9250模块的软件设计 16
3.1.1MPU9250的驱动程序设计 16
3.1.2MPU9250的软件设计 16
3.3无线通讯模块的程序设计 18
3.4对智能数据手套进行相关调试 18
第四章 实验硬件设计的缺陷以及改进 19
4.1电阻其自身属性会受到哪些干扰 20
4.2弯曲度传感器的工作稳定性会受何种影响 20
4.3对于传感器的温补方法 20
第五章 未来发展的期望以及方向 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
附录 27
第一章 引言
1.1发展背景
随着时代的发展、科技的进步，21时机悄然变为人们又一个技术革新的转折点。由于人类渐渐依赖某些便携式的电子产品（例如手机），导致之前的人机交互方式的弊病大大的暴露出来，因而其远远不能满足现代人的要求。伴随着计算机行业日益的发展，人类已经越来迫切的想要找出更加自然、高效的交互方式，因而人机交互技术[1]（人类与机械产物之间的信息交换以及相互作用的技术）逐渐成为科学家们研究的焦点，都想攻克其中一直存在的技术难点。在此基础之上，虚拟现实技术（Virtual Reality,简称VR）的出现一下子就成为主流的、全新的人机交互方式，用户通过运用语言、眼睛、手等人类肢体语言，实现与计算机之间的信息进行交换。鼠标、键盘等外接设备虽然为人们一直所应用，但是渐渐地也暴露出其一些弊端，不能够进一步满足人们进行交互控制的需求，然而手势作为一种新型的交互概念，就可以避免这一问题的出现，因而这一交互行为逐渐成为国内外科学家研究的焦点[2]。
1.2研究意义
本课题对于数据手套[3]的研究主要是为了测量手指的运动姿态，并且以此来控制机器人动作。
其中，监测手指的运动姿态实际上就是想要获取手指的运动状态，从而对手指进行功能分析，继而可以通过其运动参数看出手指运动功能是否正常。这一技术对未来医学、体育锻炼，乃至仿生学等方面提供不少技术上的支持。甚至在对于义肢的控制、人类手势的识别和医学复健等方面有重要的价值[4]。
除此之外，科学家们对机器人技术也是乐此不疲，而且机器人已经出现在我们生活中，应用相当广泛。机器人不仅能完成一些繁琐且固化的工业行为，还可以在海洋、宇宙、地下一些具有高度危险性的地方为人类进行探索，这将为人类探索新的未知世界带来极大的便利，减小一些不可避免的损失[5]。对于过往操控机器人的方式依旧一尘不变，大都是需要人类通过操纵设备像机器人发出相对应的指令，以此来控制机器人动作。此类控制方式具有一些致命的缺点（操作复杂、不直观），终将会被淘汰。想要通过原始方式操控机器人的人类势必要进行一些专业化的培训，据此来对设备有一定程度了解。然而就算是再专业的人，也很难满足人机交互的实时性，此类机器人只有作用在一些操作环境基本不变、机械动作不断重复往返的情况下，其工作达到的效果才比较可观，例如现在工厂中代焊PCB板和街道旁常见的扫地机器人都是采用这种模式。而本课题设计的控制模式是操作者带上数据手套通过WIFI模块实时控制机器人，操作者可以通过活动自己的手指改变机械手的运动状态。同过往的控制方式相比较（人类间接控制机械），第二种直接交互的方式更加受到人们的欢迎，因此它在操作方面更加简单、直观以及高效，人机交互的实时性得到了体现。此类方式的优势不仅仅如此，人类在探索未知世界时，采用直接控制方式更加可靠和安全。然而这方面技术仍然停留在理论方面，以王家顺[6]等人为代表的科学家们仅仅提出了一系列设计方案，尚未引用于人类生活中。
此外, 随着机器人技术的发展, 数据手套还能实现对机械手关节运动姿态监测。之后，具有智能概念的可穿戴设备出现了，比如智能手表、微软手环、智能眼镜和智能运动鞋等。微软手环是被用来监测用户的健康状况，生活方式和行为习惯。使用智能手套可以满足手指病患的需要，并检测受伤手指恢复水平。其中，分别基于压变传感器、加速度计的收据手套相继面世。但是到目前为止，并没有那么多的智能手套，并且国内外价格都非常高。

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